◇ 湖北 周錦華

例析鐵及其化合物在高考中的考查

◇ 湖北 周錦華

鐵及其化合物是應(yīng)用最多、最廣泛的材料之一,也是歷年高考的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一,鐵及其化合物知識結(jié)合實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識與技能、化工流程題的除雜與提純、工業(yè)制備及相關(guān)計(jì)算等題型,考查考生的實(shí)際應(yīng)用能力、知識遷移能力和計(jì)算能力,具有一定靈活性和較好的區(qū)分度.

例1 (2016年上海卷)某鐵的氧化物(FexO) 1.52g溶于足量鹽酸中,向所得溶液中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mLCl2,恰好將Fe2＋完全氧化.x值為( ).

A 0.80; B 0.85;

C 0.90; D 0.93

本題以鐵的化合物之間的轉(zhuǎn)化考查了電子守恒、物質(zhì)組成判斷和計(jì)算能力.FexO中鐵元素的化合價(jià)為＋2/x,被Cl2氧化為＋3價(jià),由化合價(jià)升降總數(shù)相等可知,x＝0.80,答案為A.

例2 (2016年浙江卷,有刪改)磁性材料A是由2種元素組成的化合物,某研究小組按如圖1流程探究其組成:

圖1

(1)A的組成元素為________(用元素符號表示),化學(xué)式為________.

(2)溶液C可溶解銅片,列舉該反應(yīng)的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用________.

(3)已知化合物A能與稀硫酸反應(yīng),生成一種淡黃色不溶物和一種氣體(標(biāo)況下的密度為1.518g· L－1),該氣體分子的電子式為________.寫出該反應(yīng)的離子方程式________.

(4)寫出F→G反應(yīng)的化學(xué)方程式________.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究溶液G中的主要微粒(不考慮H2O、H＋、K＋、I－)_______________.

請回答:

本題是一道綜合考題,由框圖提供信息,考查考生推斷能力、元素及其化合物的知識及應(yīng)用能力、計(jì)算判斷和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力.(1)由圖中信息可判斷B是Fe2O3,C是FeCl3.化合物A在空氣中充分煅燒產(chǎn)生無色氣體,通入水中呈酸性,再加入I2,溶液變?yōu)闊o色,且酸性變強(qiáng),可判斷出E中含有S元素,則化合物A中含有硫元素,根據(jù)化合物B可計(jì)算出

故化合物A的化學(xué)式為Fe3S4.(2)溶液C中含有Fe3＋,已給出的信息是可溶解銅片,制作電線路板是常見的實(shí)際應(yīng)用.(3)由氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度,計(jì)算出該氣體的摩爾質(zhì)量為34g·mol－1,則可判斷該氣體為H2S,生成的淡黃色不溶物為S,有氣體H2S產(chǎn)生,則鐵元素以Fe2＋形式存在,可寫出反應(yīng)的離子方程式Fe3S4＋6H＋＝3H2S↑＋3Fe2＋＋S.(4)F→G反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SO3＋I(xiàn)2＋H2O＝H2SO4＋2HI.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究溶液G中的主要微粒,題中己排除H2O、H＋、K＋、I－微粒,溶液為無色,排除I2的存在,剩下的主要微粒是SO24－和H2SO3,用試管取少量溶液G,加入過量BaCl2溶液,若產(chǎn)生白色沉淀,則有SO24－,過濾后取濾液,滴加H2O2溶液,若再產(chǎn)生白色沉淀,則有H2SO3.

例3 (2016年新課標(biāo)卷Ⅱ)某班同學(xué)用如下實(shí)驗(yàn)探究Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì).回答下列問題:

(1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體,均配制成0.1mol·L－1的溶液.在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑,其目的是________.

(2)甲組同學(xué)取2mLFeCl2溶液,加入幾滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液變紅,說明Cl2可將Fe2＋氧化.FeCl2溶液與氯水反應(yīng)的離子方程式為________.

(3)乙組同學(xué)認(rèn)為甲組的實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn),該組同學(xué)在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油,再于液面下依次加入幾滴氯水和l滴KSCN溶液,溶液變紅,煤油的作用是________.

(4)丙組同學(xué)取10mL0.1mol·L－1KI溶液,加入6mL0.1mol·L－1FeCl3溶液混合.分別取2mL此溶液于3支試管中進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):

①第1支試管中加入1mLCCl4充分振蕩、靜置,CCl4層呈紫色;

②第2支試管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成藍(lán)色沉淀;

③第3支試管中加入1滴KSCN溶液,溶液變紅.

實(shí)驗(yàn)②檢驗(yàn)的離子是________(填離子符號);實(shí)驗(yàn)①和③說明:在I－過量的情況下,溶液中仍含有________(填離子符號),由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為________.

(5)丁組同學(xué)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液,溶液變成棕黃色,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________;一段時(shí)間后,溶液中有氣泡出現(xiàn),并放熱,隨后有紅褐色沉淀生成,產(chǎn)生氣泡的原因是________;生成沉淀的原因是________(用平衡移動(dòng)原理解釋).

本題以Fe2＋和Fe3＋、H2O2的性質(zhì)為基礎(chǔ),考查了探究實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià),涉及Fe2＋和Fe3＋的性質(zhì)、離子的檢驗(yàn)、H2O2的性質(zhì)、鹽類的水解等知識.(1)Fe2＋易被空氣中的氧氣氧化,在配制FeCl2溶液時(shí)加入少量鐵粉,目的是防止Fe2＋被氧化.(2)由題中信息可知Fe2＋被Cl2氧化,可直接寫出2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－.(3)甲組的實(shí)驗(yàn)確實(shí)不夠嚴(yán)謹(jǐn),因?yàn)樵诘渭勇人^程中未與空氣隔絕,Fe2＋可被空氣中的氧氣氧化,需隔絕空氣,故加煤油是隔絕空氣(排除氧氣對實(shí)驗(yàn)的影響).(4)考查Fe2＋、Fe3＋,Fe3＋常用滴加KSCN溶液來檢驗(yàn),Fe2＋常用向溶液中加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液來檢驗(yàn),生成藍(lán)色沉淀,則該溶液中含有Fe2＋(這一知識點(diǎn)在人教版中未學(xué)習(xí),在新課標(biāo)中學(xué)習(xí)過,可能部分地區(qū)的學(xué)生不知,當(dāng)然還有其他方法).實(shí)驗(yàn)②檢驗(yàn)的離子是Fe2＋,實(shí)驗(yàn)①和③說明:在I－過量的情況下,溶液中仍含有Fe3＋,由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為可逆反應(yīng).(5)由題中給出的信息可以推斷:H2O2在酸性條件下將Fe2＋氧化為Fe3＋,反應(yīng)的離子方程式為H2O2＋2Fe2＋＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O.又加入幾滴酸化的FeCl2溶液,則H2O2過量,一段時(shí)間后溶液中有氣泡出現(xiàn),生成的Fe3＋對H2O2分解起催化作用.用平衡移動(dòng)原理解釋生成Fe(OH)3沉淀的原因是H2O2分解反應(yīng)放熱,促進(jìn)Fe3＋的水解平衡正向移動(dòng).

鐵及其化合物在高考中考題形式多樣,側(cè)重點(diǎn)也不同,但只要掌握單質(zhì)鐵及其化合物的性質(zhì),特別是Fe2＋的還原性、Fe3＋的氧化性、兩者的相互轉(zhuǎn)化及檢驗(yàn)原理和方法等相關(guān)基本知識,理解并掌握化學(xué)反應(yīng)原理和基本實(shí)驗(yàn)知識及技能,培養(yǎng)實(shí)際解題技能和應(yīng)用能力,在考試中就能成功應(yīng)答.

(作者單位:湖北省武漢市第十四中學(xué))